二十一世纪以来,在能源与环境的双重压力下,分布式发电技术得以迅速发展。然而风能、太阳能等新能源的随机性,将导致分布式电源的输出功率具有波动性和间歇性,因此分布式电源并网规模的日益增大,将对电网的可靠性和电能质量造成冲击。储能技术能够为电网提供瞬时和短时的功率支持,分布式发电技术与其相结合将是减小并网冲击的关键手段。超级电容作为一种功率型储能装置,具有功率密度大、响应快等优点,随着其容量的不断增加,将为分布式电源平滑接入电网提供可能。本文以超级电容为研究对象,基于电力系统仿真计算要求,建立了准确的超级电容单体仿真模型,并在超级电容储能系统的应用和建模方面展开了系统研究。本文详细阐述了超级电容的分类、运行机理和充放电特性。选取双电层型超级电容,基于其建模现状,提出了一种适合于并网仿真的双电层超级电容模型:并网二阶模型。同时给出确定其模型参数的经典方法。在经典参数下,对二阶模型进行了参数灵敏度分析。在此基础上,对容量为16.5F和33F的超级电容实物分别进行了恒电流和恒功率充放电实验,采用所得实验数据,选取综合改进的遗传算法,对二阶模型进行了参数辨识,辨识误差均在5%以下,并定性地分析了模型参数与超级电容容量间的比例关系。基于动态模拟实验室30k W的超级电容储能系统实物研究了储能系统的拓扑结构和运行机理,储能系统通过与动模实验室的大电网相联,实现了超级电容参与微网不间断电源(Uninterruptible Power Supply,UPS)供电和机组调频的基本测试。在此基础上,阐述了双向DC/DC换流器和双向DC/AC变流器的控制策略,基于Matlab/Simulink仿真平台构建了超级电容储能系统详细仿真模型,通过仿真实验验证了该仿真系统及其控制策略的正确性和有效性。为了研究超级电容储能系统的动态特性,将超级电容储能系统详细仿真模型接入电网4节点仿真系统进行暂态实验,根据储能系统动态特性,提出了超级电容储能系统综合等效模型,并采用遗传算法进行了参数辨识。通过对仿真系统设置不同的故障,以及在电力系统仿真软件PSASP中的联合仿真,证明了综合等效模型具有良好的描述能力、参数稳定性和适用性。